MODEL EKSAVATOR HIDRAULIK

Oleh:

Selvi Lestari Ayu Dia Putri

Nomor Induk Mahasiswa 11.84203.030

Program Studi Pendidikan Fisika

SEKOLAH TINGGI KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

(STKIP) NURUL HUDA

SUKARAJA BUAY MADANG OKU TIMUR

SUMATERA SELATAN

2013/2014

MODEL EKSAVATOR HIDRAULIK

Oleh:

Selvi Lestari Ayu Dia Putri

Nomor Induk Mahasiswa 11.84203.030

Program Studi Pendidikan Fisika

Sekolah Tinggi Keguruan Ilmu Pendidikan

STKIP NURUL HUDA

Sukaraja, Desember 2013

Menyetujui

Dosen Pembimbing

(WAHID GUNARTO, S.Pd)

MOTTO

“Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah kerja keras (untuk urusan yang lain)” (Al- Insyirah : 5-6)

“Sesungguhnya bukanlah kesulitan yang membuat kita takut, tapi ketakutan yang membuat kita sulit, karenanya jangan pernah mencoba untuk menyerah dan jangan pernah menyerah untuk mencoba.

Maka jangan katakan pada Allah aku punya masalah, tapi katakanlah pada masalah aku punya Allah yang maha segalanya...”. (H.R. Ali bin Abi Thalib).

“Jika niat disertai dengan tekat dan semangat serta diiringi dengan do’a,

maka insya ALLAH usaha pun akan tercapai” (Penulis)

KATA PENGANTAR

Puji syukur peneliti panjatkan kehadirat ALLAH SWT, karena berkat Rahmat dan Hidayah-Nya, peneliti dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Model Eksavator Hidraulik” ini, meskipun masih banyak kekurangan. Karya ilmiah ini peneliti buat untuk menambah wawasan dan pengetahuan bagi mahasiswa khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Peneliti mengucapkan terima kasih untuk semua pihak yang telah membantu peneliti dalam pembuatan karya ilmiah ini, sehingga karya ilmiah ini dapat terselesaikan. Tidak lupa peneliti juga mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing “Seminar Fisika”, Wahid Gunarto, S.Pd yang telah memberikan bimbingan dan saran yang berharga dalam penyusunan karya ilmiah ini, sehingga dapat terselesaikan dengan baik. Semoga apa yang diberikan bisa bermanfaat bagi kita semua dan dicatat sebagai amal ibadah oleh ALLAH SWT.

Peneliti menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, hal ini dari segi penyusunan maupun dari segi materi. “Tiada gading yang tak retak”, demikian pula dengan karya ilmiah ini. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan setiap kritik dan saran yang bersifat membangun, yang dapat memperbaiki dan menyempurnakan kerya ilmiah ini.

Sukaraja, Desember 2013

Peneliti

MODEL EKSAVATOR HIDRAULIK

Oleh:

SELVI LESTARI AYU DIA PUTRI

NIM: 11.84203.030

ABSTRAK

Penelitian ini berjudul model eksavator hidraulik. Dengan dilatar belakangi dengan adanya eksavator dapat memudahkan pekerjaan berat manusia, khususnya pada bidang kontruksi, perindustrian, dan pertambangan. Cara kerja eksavator menggunakan sistem hidraulik yang bekerja berdasarkan prinsip hukum Pascal yang memanfaatkan fluida statis. Untuk lebih mudah memahami cara kerja dari eksavator, maka peneliti membuat sebuah alat peraga yang diberi nama model eksavator hidraulik. Pembuatan model eksavator hidraulik ini bertujuan untuk menerapkan yang telah peneliti dapatkan dalam perkuliahan dan untuk dapat lebih memahami konsep hukum Pascal dan penerapannya dalam sistem fluida statis. Dari hasil pengamatan (studi pustaka) peneliti dapatkan bahwa Fluida statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut. Bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser. Fluida statis dapat dimanfaatkan pada hukum Pascal dalam pengaplikasiannya. Hukum Pascal berbunyi “Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”. Contohnya pada model eksavator hidraulik terdapat spuit (penghisap) yang mana cara kerjanya menggunakan penerapan hukum Pascal dalam sistem fluida statis. Model eksavator hidraulik dapat digunakan sebagai alat peraga atau miniatur dari eksavator hidraulik. Selain itu, model eksavator hidraulik juga dapat digunakan dalam proses pembelajaran. Model eksavator hidraulik merupakan alat peraga atau miniatur dari eksavator hidraulik yang dapat digunakan untuk pengaplikasian hukum Pascal dan penerapannya dalam fluida statis.

Kata Kunci : Eksavator, Sistem Hidraulik, Hukum Pascal dan Fluida Statis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN PENGESAH ................................................................................... ii

MOTTO ................................................................................................................. iii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... iv

ABSTRAK ............................................................................................................ v

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang.................................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................ 3

1.3 Batasan Masalah .............................................................................................. 3

1.3.1 Fluida Statis ........................................................................................... 3

1.3.2 Hukum Pascal ......................................................................................... 4

1.3.3 Sistem Hidraulik ..................................................................................... 4

1.3.4 Eksavator ................................................................................................ 4

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 5

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 6

2.1 Fluida Statis ..................................................................................................... 6

2.1.1 Massa Jenis ............................................................................................. 7

2.1.2 Tegangan Permukaan ............................................................................. 9

2.1.3 Kapilaritas .............................................................................................. 9

2.1.4 Viskositas ............................................................................................... 11

2.2 Hukum Pascal .................................................................................................. 11

2.3 Sistem Hidraulik .............................................................................................. 13

2.4 Eksavator ......................................................................................................... 15

BAB III METODE ............................................................................................... 17

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................................... 17

3.2 Jenis Penelitian ................................................................................................. 17

3.3 Metode Pembuatan Alat .................................................................................. 18

3.4 Desain Penelitian ............................................................................................. 20

3.5 Persiapan Alat dan Bahan Penelitian ............................................................... 20

3.6 Cara Kerja Model Eksavator Hidraulik ........................................................... 22

3.7 Rancangan Model Eksavator Hidraulik ........................................................... 23

BAB IV HASIL PENELITIAN .......................................................................... 25

4.1 Model Eksavator Hidraulik ............................................................................. 25

4.2 Proses Kerja Model Eksavator Hidraulik ........................................................ 26

4.3 Hasil Pembuatan Model Eksavator Hidraulik ................................................. 27

4.4 Manfaat Model Eksavator Hidraulik ............................................................... 29

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 31

5.1 Kesimpulan ...................................................................................................... 31

5.2 Saran ................................................................................................................ 32

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 33

DAFTAR TABEL

1. Tabel 2.1 Massa Jenis atau Kerapatan Massa (Density)................................ 8

DAFTAR GAMBAR

1. Gambar 2.1 Fluida yang dilengkapi penghisap dengan luas permukaan berbeda 12

2. Gambar 3.1 Desain Model Eksavator Hidraulik ........................................ 20

3. Gambar 3.2 Rancangan Model Eksavataor Hidraulik .............................. 23

4. Gambar 4.1 Model Eksavator Hidraulik ..................................................... 28

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ilmu yang mempelajari gejala alam disebut sains. Sains berasal dari kata Latin yang berarti mengetahui. Sains terbagi atas beberapa cabang ilmu, diantaranya adalah fisika. Fisika mempelajari gejala-gejala alam seperti gerak, kalor, cahaya, bunyi, listrik, dan magnet, semua gejala ini berbentuk energi. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa fisika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara materi dan energi (Kanginan, 2007).

Fisika sebagai salah satu ilmu pengetahuan yang merupakan tulang punggung teknologi terutama teknologi manufaktur dan teknologi modern. Teknologi modern seperti teknologi informasi, elektronika, komunikasi, dan teknologi transportasi memerlukan penguasaan fisika yang cukup mendalam. Salah satunya adalah eksavator, yaitu suatu alat yang dilengkapi dengan rumah-rumah dalam sebuah wahana putar, batang (boom), lengan (arm), tongkat (silinder) dan alat pengeruk (bucket) digunakan untuk menyelesaikan pekerjaan berat berupa penggalian yang tidak bisa dilakukan secara langsung oleh tangan manusia.

Eksavator merupakan alat alternatif yang dapat bekerja mempersingkat waktu kerja dengan tujuan untuk menghemat biaya dan tenaga. Eksavator sering digunakan pada pekerjaan konstruksi, kehutanan dan industri pertambangan. Eksavator dapat melakukan serangkaian gerakan gali, angkat, tumpah, dan berputar yang saling berkesinambungan dengan kapasitas yang besar dan waktu pekerjaan yang singkat.

Semua gerakan dan fungsi eksavator berasal dari sistem hidraulik yaitu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan. Bila dicermati secara seksama hampir semua alat berat dari berbagai jenis dan ukuran menggunakan tenaga hidraulik sebagai penggeraknya. Tenaga hidraulik memang memberikan banyak keuntungan. Di antaranya adalah tenaga yang dihasilkan berlipat ganda (multy power), sangat fleksibel dan penggunaannya sederhana (flexible dan simple), bentuk dan desainnya kompak (compact design), hemat dan aman dalam pengoperasiaannya (economy dan safety).

Prinsip dasar sistem hidraulik adalah menggunakan hukum Pascal, yang berbunyi “Tekanan yang diberikan pada suatu zat cair didalam suatu wadah, akan diteruskan ke segala arah dan sama besar”. Eksavator memanfaatkan fluida hidraulik untuk menghasilkan daya kemudian ditransmisikan ke komponen-komponen hidraulik yang terdapat pada eksavator tersebut seperti Pompa Hidraulik, Katup, Aktuator, Silinder Hidraulik, dan Motor Hidraulik. Daya yang telah ditransmisikan ke komponen-komponen hidraulik ditransmisikan kembali ke komponen eksavator yaitu house (untuk berputar), undercarriage (untuk berjalan) dan workgroup (untuk melakukan kerja) dengan demikian eksavator dapat bergerak secara keseluruhan, bersamaan atau sebagian.

Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti mengangkat tema dengan judul “Model Eksavator Hidraulik”. Karena model eksavator hidraulik merupakan suatu alat peraga yang cara kerjanya hampir sama dengan eksavator. Dengan adanya model eksavator hidraulik ini, diharapkan dapat mempermudah pemahaman mengenai fluida statis, hukum Pascal, dan sistem hidraulik.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam pembahasan ini adalah “Bagaimana konsep rangkaian model eksavator hidraulik?”.

1.3 Batasan Masalah

Agar batasan masalah dalam penelitian ini memiliki ruang lingkup yang jelas, maka perlu adanya batasan masalah sebagai berikut:

1.3.1 Fluida Statis

Fluida statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut atau bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser.

1.3.2 Hukum Pascal

Hukum Pascal adalah satu hukum dalam ilmu fisika yang berhubungan dengan zat cair dan gaya-gaya yang ada padanya. Hukum Pascal berbunyi, “Tekanan yang diberikan pada suatu zat cair didalam suatu wadah, akan diteruskan ke segala arah dan sama besar”.

1.3.3 Sistem Hidraulik

Sistem hidraulik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan.

1.3.4 Eksavator

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1.4.1 Menerapkan pengetahuan yang peneliti dapatkan dalam perkuliahan.

1.4.2 Untuk dapat lebih memahami konsep rangkaian hidraulik yang menggunakan fluida statis.

1.4.3 Untuk lebih mengetahui penerapan hukum Pascal dalam sistem fluida statis.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.5.1 Menambah wawasan dan pengetahuan kepada peneliti tentang penerapan hukum Pascal dalam sistem fluida statis.

1.5.2 Memberikan informasi kepada pembaca tentang konsep rangkaian hidraulik yang menggunakan fluida statis.

1.5.3 Memberikan informasi kepada pembaca tentang konsep rangkaian sistem hidraulik pada eksavator.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fluida Statis

Fluida diartikan sebagai suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair dan gas karena zat cair seperti air dan zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat padat seperti batu atau besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan dalam fluida. Air merupakan salah satu contoh zat cair. Masih ada contoh zat cair lainnya seperti minyak pelumas, susu, dan sebagainya. Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain (Lohat, 2008).

Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Oleh karena itu, zat gas termasuk fluida. Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari. Fluida terbagi atas dua macam, yaitu fluida dinamis (dalam keadaan bergerak) dan fluida statis (dalam keadaan diam).

Fluida statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut. Bisa dikatakan bahwa partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam sehingga tidak memiliki gaya geser. Contoh fenomena fluida statis dapat dibagi menjadi statis sederhana dan tidak sederhana.

Contoh fluida yang diam secara sederhana adalah air di bak yang tidak dikenai gaya oleh gaya apapun, seperti gaya angin, panas, dan lain-lain yang mengakibatkan air tersebut bergerak. Contoh fluida statis yang tidak sederhana adalah air sungai yang memiliki kecepatan seragam pada tiap partikel di berbagai lapisan dari permukaan sampai dasar sungai. Fluida statis memiliki sifat fisis yang dapat dipahami dengan jelas, diantaranya: massa jenis, tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas.

2.1.1 Massa Jenis

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air). Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama.

Secara matematis, massa jenis dituliskan sebagai berikut:

Keterangan: ρ = massa jenis (kg/m³ atau g/cm³)

m = massa (kg atau g)

V = volume (m³ atau cm³)

Jenis beberapa bahan dan massa jenisnya dapat dilihat pada Tabel berikut:

Tabel 2.1 Massa Jenis atau Kerapatan Massa (Density)

Bahan	Massa Jenis (g/cm³)	Nama Bahan	Massa Jenis (g/cm³)
Air	1,00	Gliserin	1,26
Aluminium	2,7	Kuningan	8,6
Baja	7,8	Perak	10,5
Benzena	0,9	Platina	21,4
Besi	7,8	Raksa	13,6
Emas	19,3	Tembaga	8,9
Es	0,92	Timah Hitam	11,3
Etil Alkohol	0,81	Udara	0,0012

(Sumber: perpustakaancyber.blogspot.com)

2.1.2 Tegangan Permukaan

Pengertian tegangan permukaan akan dapat diketahui dengan kejadian yang pernah terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Seperti sebuah silet jika diletakkan dalam keadaan melintang di atas permukaan air maka silet tersebut akan terapung, karena silet tersebut mengalami tegangan permukaan. Tegangan permukaan disebabkan oleh interaksi molekul-molekul zat cair dipermukaan zat cair itu sendiri.

Bagian dalam cairan sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain disekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain dibagian atas molekul cairan itu. Hal ini menyebabkan timbulnya gaya pemulih yang menarik molekul apabila molekul itu dinaikan menjauhi permukaan, oleh molekul yang ada di bagian bawah permukaan cairan. Jika molekul di permukaan cairan ditekan, dalam hal ini diberi silet, molekul bagian bawah permukaan akan memberikan gaya pemulih yang arahnya ke atas, sehingga gaya pemulih ke atas ini dapat menopang silet tetap di permukaan air tanpa tenggelam. Dapat disimpulkan bahwa pengertian dari tegangan permukaan adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis.

2.1.3 Kapilaritas

Tegangan permukaan ternyata juga mempunyai peranan pada fenomena menarik, yaitu kapilaritas. Contoh peristiwa yang menunjukkan kapilaritas adalah minyak tanah, yang dapat naik melalui sumbu kompor. Selain itu, dinding rumah pada musim hujan dapat basah juga terjadi karena adanya gejala kapilaritas.

Penyebab dari gejala kapiler adalah adanya kohesi dan adhesi. Kohesi adalah gaya tarik menarik antar molekul yang sama jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain tidak dapat menempel karena molekulnya saling tolak menolak. Sedangkan adhesi adalah gaya tarik menarik antar molekul yang berbeda jenisnya. Gaya ini menyebabkan antara zat yang satu dengan yang lain dapat menempel dengan baik karena molekulnya saling tarik menarik atau merekat.

Gejala kapilaritas pada air dalam pipa kapiler naik karena adhesi antara partikel air dengan kaca lebih besar daripada kohesi antar partikel airnya. Sebaliknya, pada gejala kapilaritas air raksa, adhesi air raksa dengan kaca lebih kecil daripada kohesi antar partikel air raksa. Oleh karena itu, sudut kontak antara air raksa dengan dinding kaca akan lebih besar daripada sudut kontak air dengan dinding kaca. Kenaikan atau penurunan zat cair pada pipa kapiler disebabkan oleh adanya tegangan permukaan yang bekerja pada keliling persentuhan zat cair dengan pipa.

Berikut ini beberapa contoh yang menunjukkan gejala kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari:

1) Naiknya minyak tanah melalui sumbu kompor sehingga kompor bisa dinyalakan.

2) Kain dan kertas isap dapat menghisap cairan.

3) Air dari akar dapat naik pada batang pohon melalui pembuluh kayu.

2.1.3 Viskositas

Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas adalah ketebalan atau pergesekan internal. Oleh karena itu, air yang tipis, memiliki viskositas lebih rendah, sedangkan madu yang tebal, memiliki viskositas yang lebih tinggi. Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida tersebut. Viskositas menjelaskan ketahanan internal fluida untuk mengalir dan mungkin dapat dipikirkan sebagai pengukuran dari pergeseran fluida. Seluruh fluida (kecuali superfluida) memiliki ketahanan dari tekanan dan oleh karena itu disebut kental, tetapi fluida yang tidak memiliki ketahanan tekanan dan tegangan disebut fluida ideal.

2.2 Hukum Pascal

Ditinjau dari zat cair yang berada dalam suatu wadah, tekanan zat cair pada dasar wadah tentu saja lebih besar dari tekanan zat cair pada bagian di atasnya. Semakin ke bawah, semakin besar tekanan zat cair tersebut. Sebaliknya, semakin mendekati permukaan atas wadah, semakin kecil tekanan zat cair tersebut. Besarnya tekanan sebanding dengan ρgh (ρ = massa jenis, g = percepatan gravitasi dan h = ketinggian/kedalaman) (Lohat, 2008).

Besar tekanan menjadi sama, jika setiap titik pada kedalaman yang sama. Hal ini berlaku untuk semua zat cair dalam wadah apapun dan tidak bergantung pada bentuk wadah tersebut. Apabila ditambahkan tekanan luar misalnya dengan menekan permukaan zat cair tersebut, pertambahan tekanan dalam zat cair adalah sama di segala arah. Jadi, jika diberikan tekanan luar, setiap bagian zat cair mendapat tekanan yang sama (Lohat, 2008).

Blaise Pascal (1623-1662) adalah fisikawan Prancis yang lahir di Clermount pada 19 Juli 1623. Pada usia 18 tahun, menciptakan kalkulator digital pertama di dunia. Pascal menghabiskan waktunya dengan bermain dan melakukan eksperimen terus-menerus selama pengobatan kanker yang dideritanya. Pascal menemukan teori hukum Pascal dengan eksperimennya bermain-main dengan air.

Hukum Pascal yang berbunyi, “tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”. Jika suatu fluida yang dilengkapi dengan sebuah penghisap yang dapat bergerak maka tekanan di suatu titik tertentu tidak hanya ditentukan oleh berat fluida di atas permukaan air tetapi juga oleh gaya yang dikerahkan oleh penghisap. Berikut ini adalah gambar fluida yang dilengkapi oleh dua penghisap dengan luas penampang berbeda. Penghisap pertama memiliki luas penampang yang kecil (diameter kecil) dan penghisap yang kedua memiliki luas penampang yang besar (diameter besar) (Kanginan, 2007).

Gambar 2.1 Fluida yang dilengkapi penghisap dengan luas permukaan berbeda

Tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan sama besar ke segala arah, sesuai dengan hukum Pascal. Tekanan yang masuk pada penghisap pertama sama dengan tekanan pada penghisap kedua (Kanginan, 2007).

Tekanan dalam fluida dapat dirumuskan dengan persamaan di bawah ini:

P = F/A

sehingga persamaan hukum Pascal bisa ditulis sebagai berikut:

P₁ = P₂

F1/A1 = F2/A2

dengan P = tekanan (pascal)

F = gaya (newton)

A = luas permukaan penampang (m²).

2.3 Sistem Hidraulik

Sistem hidraulik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan. Dimana fluida penghantar ini dinaikan tekanannya oleh pompa pembangkit tekanan yang kemudian diteruskan ke silinder kerja melalui pipa-pipa saluran dan katup-katup. Gerakan translasi batang piston dari silinder kerja yang diakibatkan oleh tekanan fluida pada ruang silinder dimanfaatkan untuk gerak maju dan mundur.

Prinsip dasar sistem hidraulik berasal dari hukum Pascal, dimana tekanan dalam fluida statis harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

1) Tekanan bekerja tegak lurus pada permukaan bidang.

2) Tekanan disetiap titik sama untuk semua arah.

3) Tekanan yang diberikan kesebagian fluida dalam tempat tertutup, merambat secara seragam ke bagian lain fluida.

2.3.1 Komponen-Komponen Sistem Hidraoulik

Sistem hidraulik didukung oleh tiga unit komponen utama, yaitu:

2.3.1.1 Unit tenaga

Unit tenaga berfungsi sebagai sumber tenaga dengan liquid atau minyak hidraulik. Pada sistem ini, unit tenaga terdiri atas:

- Penggerak mula yang berupa motor listrik atau motor bakar.

- Pompa hidraulik, putaran dari poros penggerak mula memutar pompa hidrolik sehingga pompa hidrolik bekerja.

- Tangki hidraulik, berfungsi sebagai wadah atau penampang cairan hidrolik.

- Kelengkapan (accessories), seperti : pressure gauge, gelas penduga, relief valve.

2.3.1.2 Unit penggerak (Actuator)

Unit penggerak berfungsi untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik. Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu:

- Penggerak lurus (linier Actuator) : silinder hidrolik.

- Penggerak putar : motor hidrolik, rotary actuator.

2.3.1.3 Unit pengatur

Unit Pengatur berfungsi sebagai pengatur gerak sistem hidrolik. Unit ini biasanya diwujudkan dalam bentuk katup atau valve. Katup (Valve) adalah suatu alat yang menerima perintah dari luar untuk melepas, menghentikan, atau mengarahkan fluida yang melalui katup tersebut.

2.4 Eksavator

Eksavator adalah suatu alat yang dilengkapi dengan rumah-rumah dalam sebuah wahana putar, batang (boom), lengan (arm), tongkat (silinder) dan alat pengeruk (bucket) digunakan untuk menyelesaikan pekerjaan berat berupa penggalian yang tidak bisa dilakukan secara langsung oleh tangan manusia. Eksavator pertama kali diciptakan oleh William Smith Otis pada tahun 1835, yang merupakan seorang ahli mekanik asal Amerika Serikat. William Smith Otis adalah anak dari pasangan Isaac Otis dan Tryphena Hannah Smith yang lahir pada tanggal 20 september 1813 di Pelham, Massachussetts, USA dan meninggal pada tanggal 13 november 1839. William memulai karyanya sejak berusia 20 tahun dimana pada waktu itu dia mulai menunjukkan kecerdasannya.

Hasil karya William Smith Otis (Eksavator) secara resmi diakui pada tanggal 24 februari 1839 dengan sebutan “The Crane-dredge for excavation and earth removals” dan secara resmi merupakan eksavator yang pertama kali ada di muka bumi. Eksavator pertama kali, memiliki bucket (alat keruk) 1,15 m³ dengan kemampuan produktivitas menggali tanah sebanyak 64 m³/h. Eksavator tertua di dunia ini hanya mampu berputar sejauh 90^o dan hanya bisa berjalan di atas rel kereta api yang dimotori oleh mesin uap. Serta hanya dilengkapi seling sebagai penarik alat kerja (bucket atau ember). Namun saat ini eksavator menggunakan sistem teknologi canggih dan memiliki multi fungsi sebagai alat berat serbaguna yang dilengkapi mesin modern dengan tenaga hidraulik, bisa berputar sejauh 360^o tanpa berhenti dan mampu bekerja di atas air.

Eksavator memiliki kehebatan yang luar biasa jika dibandingkan dengan segala jenis alat berat yang ada di planet bumi. Eksavator mampu menyelesaikan pekerjaan berat yang tidak bisa dilakukan oleh alat berat lain, bekerja di atas air, bekerja di atas bebatuan, serta tangguh bekerja di segala medan berat dengan cepat dan menjadi aktor utama dalam pekerjaan proyek raksasa seperti pertambangan. Selain itu eksavator juga bisa digunakan sebagai penghancur gedung, menggali parit, lubang, pondasi, meratakan permukaan tanah, mengangkat dan memindahkan material, mengeruk sungai, dan lain sebagainya.

BAB III

METODOLOGI

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

3.1.1 Tempat

Penelitian ini akan dilakukan di desa Tanjungsari Buay Madang Kabupaten Ogan Komering Ulu Timur dan akan di uji coba pada seminar Fisika di kampus STKIP Nurul Huda Sukaraja.

3.1.2 Waktu

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September 2013. Penelitian ini bertujuan untuk membuat model eksavator hidraulik.

3.2 Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang digunakan dalam pembuatan tugas seminar ini yaitu studi literatur. Dengan pembuatan tugas seminar yang menggunakan studi literatur yang bertujuan untuk mendapatkan informasi dengan memanfatkan literatur-literatur yang relevan dapat dilakukan dengan cara membaca, mempelajari, mengutip dari berbagai sumber berupa buku, internet, surat kabar dan sumber-sumber lainnya.

3.3 Metode Pembuatan Alat

Metode pembuatan alat model eksavator hidraulik ini meliputi beberapa tahap, yaitu:

3.3.1 Tahap Persiapan

Sebelum merangkai model eksavator hidraulik, peneliti menyiapkan atau membuat bagian-bagian model eksavator hidarulik seperti:

1) Membuat lempengan atau dasar model eksavator hidraulik

Peneliti memotong kayu dengan ukuran: panjang 20 cm, lebar 10 cm dan tinggi 2 cm.

2) Membuat boom model eksavator hidraulik

Boom model eksavator hidraulik terdapat dua jenis yaitu tiang dan batang. Tiangnya dibuat dari kayu dengan tinggi 12 cm, lebar 1 cm dan panjang 2 cm, dibuat sebanyak 2 buah. Sedangkan batangnya dibuat dari kayu dengan ukuran: panjang 20 cm, lebar 2 cm dan tinggi 2cm.

3) Membuat arm (lengan model eksavator hidraulik)

Arm dibuat dari kayu dengan ukuran: tinggi 12 cm, lebar 1 cm dan panjang 2 cm, dibuat sebanyak 2 buah.

4) Membuat bucket model eksavator hidraulik

Bucket dibuat dari kayu dengan ukuran: panjang 4 cm, lebar 1 cm dan tinggi 1 cm. Setelah bagian-bagian model eksavator hidraulik diatas selesai dibuat, peneliti menghaluskan semua bagian model eksavator tersebut menggunakan sugu listrik.

3.3.2 Tahap Perangkaian

Setelah tahap persiapan diselesaikan, peneliti membuat kerangka model eksavator hidraulik, yaitu:

1) Memasang dua tiang (boom) sejajar di tengah lempengan.

2) Memasang batang (boom) di sela bagian atas tiang.

3) Memasang dua lengan model eksavator hidraulik (arm) pada ujung batang (boom).

4) Memasang bucket pada ujung arm.

5) Mewarnai kerangka model eksavator hidraulik tersebut dengan plitur.

6) Setelah plitur kering, peneliti memasang perangkat penghisap yang diisi dengan air.

3.3.3 Tahap Pengujian

Setelah model eksavator hidraulik terangkai, peneliti menguji hasil pembuatan model eksavator hidraulik dengan cara menggerak-gerakkan boom dan arm model eksavator hidraulik dengan suntikan yang dipasang sebagai penghisap. Selanjutnya peneliti menyempurnakan model eksavator hidraulik dengan memperbaharui kekurangan-kekurangannya. Dari hasil penelitian model eksavator hidraulik inilah yang kemudian digunakan untuk menyusun seminar fisika.

3.4 Desain Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan kayu sebagai kerangka model eksavator hidaulik dan suntikan sebagai penghisap untuk menggerakkan model eksavator hidraulik. Dengan rancangan desain seperti (Gambar 3.1) berikut:

Gambar 3.1 Desain Model Eksavator Hidraulik

3.5 Persiapan Alat dan Bahan Penelitian

Dalam melakukan percobaan pembuatan model eksavator hidraulik perlu adanya komponen-komponen alat dan bahan yang diperlukan.

3.5.1 Persiapan Alat

Peralatan yang akan digunakan dalam pembuatan model eksavator hidraulik adalah sebagai berikut:

1) Gergaji

2) Gunting

3) Mistar siku

4) Sugu listrik

5) Kuas

6) Palu

3.5.2 Persiapan Bahan

Bahan-bahan yang perlu disiapkan dalam pembuatan model eksavator hidraulik adalah sebagai berikut:

1) Kayu

2) Spuit (suntikan)

3) Selang

4) Air

5) Pewarna air

6) Paku

7) Kawat

8) Tali

9) Plitur

3.6 Cara Kerja Model Eksavator Hidraulik

Model eksavator hidraulik terdapat dua pasang spuit (suntikan). Sepasang spuit terdiri atas dua macam spuit. Pada prinsipnya dalam sepasang spuit, terdiri atas spuit pertama sebagai penghisap dan suntikan kedua sebagai recervoir. Kedua spuit tersebut dihubungkan dengan selang, demikian pula pada sepasang spuit yang lain.

Sepasang spuit pertama, penghisap (spuit pertama) berfungsi untuk menghisap air dari recervoir (spuit kedua) melalui selang (penghubung penghisap dengan recervoir) dan mendorongnya kembali ke recervoir, sehingga recervoir dapat menggerakkan arm model eksavator hidraulik. Sedangkan sepasang spuit kedua, penghisap (spuit pertama) berfungsi untuk menghisap air dari recervoir (spuit kedua) melalui selang (penghubung penghisap dengan recervoir) dan mendorongnya kembali ke recervoir, sehingga recervoir dapat menggerakkan boom model eksavator hidraulik.

3.7 Rancangan Model Eksavator Hidraulik

Gambar 3.2 Rancangan Model Eksavataor Hidraulik

Keterangan:

1) Spuit (1): sebagai penghisap pertama yang berfungsi untuk menghisap air dari recervoir pertama melalui selang dan mendorong air kembali ke recervoir pertama, sehingga recervoir pertama bisa menggerakkan arm (lengan model eksavator hidraulik).

2) Selang (1): sebagai penghubung antara penghisap pertama dengan reservoir pertama.

3) Spuit (2): sebagai recervoir pertama yang berfungsi untuk menerima air yang diberikan penghisap pertama.

4) Boom: sebagai batang model eksavator hidraulik.

5) Arm: lengan modeel eksavator hidraulik.

6) Bucket: befungsi sebagai pengeruk.

7) Spuit (3): sebagai recervoir kedua yang berfungsi untuk menerima air yang diberikan penghisap kedua.

8) Lempengan: digunakan untuk tumpuan bagian-bagian dari model eksavator hidraulik.

9) Selang (2): sebagai penghubung antara penghisap kedua dengan reservoir kedua.

10) Spuit (4): sebagai penghisap kedua yang berfungsi untuk menghisap air dari recervoir kedua melalui selang dan mendorong air kembali ke recervoir kedua, sehingga recervoir bisa menggerakkan boom (batang model eksavator Hidraulik).

BAB IV

HASIL PENELITIAN

4.1 Model Eksavator Hidraulik

Model eksavator hidraulik merupakan alat peraga atau miniatur dari eksavator hidraulik. Dalam model eksavator hidraulik menggunakan sistem hidraulik. Sistem hidraulik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan. Fluida penghantar dinaikan tekanannya oleh pompa pembangkit tekanan (penghisap) yang kemudian diteruskan ke silinder kerja (recervoir) melalui pipa-pipa saluran (selang). Gerakan dari silinder kerja (recervoir) yang diakibatkan oleh tekanan fluida pada ruang silinder dimanfaatkan untuk gerak maju dan mundur.

Prinsip dasar sistem hidraulik berasal dari hukum pascal, dimana tekanan dalam fluida statis harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

1) Tekanan bekerja tegak lurus pada permukaan bidang.

2) Tekanan disetiap titik sama untuk semua arah.

3) Tekanan yang diberikan kesebagian fluida dalam tempat tertutup, merambat secara seragam ke bagian lain fluida.

Tekanan dalam fluida dapat dirumuskan dengan persamaan di bawah ini:

P = F/A

Sehingga persamaan hukum Pascal bisa ditulis sebagai berikut:

P₁ = P₂

F1/A1 = F2/A2

Dengan P = tekanan (Pascal)

F = gaya (Newton)

A = luas permukaan penampang (m²).

4.2 Proses Kerja Model Eksavator Hidraulik

Proses kerja model eksavator hidraulik menggunakan sistem hidraulik yaitu teknologi yang memanfaatkan zat cair untuk melakukan suatu gerakan segaris. Sistem ini bekerja berdasarkan prinsip “Jika suatu zat cair dikenakan tekanan, maka tekanan itu akan merambat ke segala arah dengan tidak bertambah atau berkurang kekuatannya”. Zat cair yang berada dalam kondisi diam dan tidak bergerak disebut fluida statis. Contoh Fluida statis yang paling simple adalah air yang diletakan di dalam gelas. Fluida statis merupakan ladang ilmu pengetahuan. Karena melalui fluida statis di temukan banyak sekali hukum-hukum dasar ilmu fisika yang kemudian dalam penerapannya sangat bermanfaat bagi kesejahteraan umat manusia. Contohnya hukum dasar ilmu fisika yang berasal dari fluida statis adalah teori hidrostatika, hukum pascal, hukum Archimedes, hukum Boyle, dan lain-lain. Fluida statis tidak hanya berhubungan dengan zat cair yang tidak mengalir. Gas yang tidak mengalir juga termasuk fluida statis.

Fluida statis dimanfaatkan model eksavator hidraulik untuk menghasilkan daya kemudian ditransmisikan ke komponen-komponen hidraulik yang terdapat pada model eksavator hidraulik tersebut, seperti recervoir. Daya yang telah ditransmisikan ke komponen-komponen hidraulik ditransmisikan kembali ke komponen model eksavator hidraulik yaitu boom (batang model eksavator hidraulik) dan arm (lengan model eksavator hidraulik), dengan demikian model eksavator hidraulik dapat bergerak secara bersamaan atau sebagian.

4.3 Hasil Pembuatan Model Eksavator Hidraulik

Model eksavator hidraulik dapat memeragakan gerakan-gerakan seperti eksavator hidraulik pada umumnya, seperti menggerakkan boom (batang model eksavator hidraulik) dan menggerakkan arm (lengan model eksavator hidraulik). Pada saat menggerakkan model eksavator hidraulik dapat dilihat sistem hidrauliknya karena cairan yang berada di dalamnya memiliki warna, sehingga mudah dipelajari dan mudah dipahami.

Gambar 4.1 Model Eksavator Hidraulik

Model eksavator hidraulik terdapat dua pasang spuit (suntikan). Sepasang spuit terdiri atas dua macam spuit. Pada prinsipnya dalam sepasang spuit, terdiri atas spuit pertama sebagai penghisap dan memberi tekanan. Sedangkan spuit kedua sebagai recervoir. Kedua spuit tersebut dihubungkan dengan selang, demikian pula pada sepasang spuit yang lain. Di dalam selang dan salah satu spuit pada masing-masing pasang spuit diberi air yang berwarna.

Sepasang spuit pertama, penghisap (spuit pertama) berfungsi untuk menghisap air atau cairan dari recervoir (spuit kedua) melalui selang (penghubung penghisap dengan recervoir) dan mendorongnya kembali ke recervoir, sehingga recervoir dapat menggerakkan arm model eksavator hidraulik. Sedangkan sepasang spuit kedua, penghisap (spuit pertama) berfungsi untuk menghisap air atau cairan dari recervoir (spuit kedua) melalui selang (penghubung penghisap dengan recervoir) dan mendorongnya kembali ke recervoir, sehingga recervoir dapat menggerakkan boom model eksavator hidraulik.

4.4 Manfaat Model Eksavator Hidraulik

Model eksavator hidraulik merupakan pengaplikasian hukum Pascal dan penerapannya dalam sistem fluida statis. Setelah mengoprasikan model eksavator hidraulik akan dapat mengetahui pengaplikasian tersebut.

1) Saat penghisap mendorong kembali air atau zat cair ke dalam recervoir, maka air atau zat cair tersebut meneruskan tekanan yang diberikan oleh penghisap sama besar ke segala arah. Sesuai hukum Pascal yang berbunyi “tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup diteruskan sama besar ke segala arah”.

2) Air atau zat cair yang terdapat dalam tabung (spuit) yang digunakan sebagai penghisap dan recervoir dalam model eksavator hidraulik, merupakan bentuk dari fuida statis. Fluida statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut.

3) Recervoir dalam model eksavator hidraulik akan bergerak ketika diberi tekanan melalui penghantar berupa fluida cair, dimana fluida penghantar ini dinaikan tekanannya oleh pompa pembangkit tekanan (penghisap dalam model eksavator hidraulik) yang kemudian diteruskan ke silinder kerja (recervoir) melalui selang penghubung. Gerakan recervoir dimanfaatkan untuk menggerakkan boom atau arm dalam model eksavator hidraulik. Peristiwa ini sesuai dengan sistem hidraulik. Sistem hidraulik merupakan suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan.

4.4.1 Kelebihan Model Eksavator Hidraulik

Kelebihan model eksavator hidraulik adalah sebagai berikut:

1) Model eksavator hidraulik dapat digunakan untuk alat peraga dalam proses pembelajaran, mengenai pengaplikasian hukum Pascal dan penerapannya dalam sistem fluida statis.

2) Model eksavator hidraulik mampu memeragakan gerakan angkat dan tumpah seperti eksavator hidraulik.

3) Pembuatan model eksavator hidraulik relatif mudah dan bahannya mudah didapatkan.

4.4.2 Kekuranagan Model Eksavator Hidraulik

Adapun kekurangan dari model eksavator hidraulik adalah sebagai berikut:

1) Model eksavator hidraulik tidak dapat berputar seperti eksavator hidraulik sesungguhnya yang dapat berputar hingga mencapai 360^o. Model eksavator hidraulik hanya dapat menggerakkan boom (batang model eksavator hidraulik) dan arm (lengan model eksavator hidraulik).

2) Model eksavator hidraulik tidak dapat berjalan, karena model eksavator hidraulik dirangkai tidak menggunakan mesin dan tidak memakai roda.

3) Model eksavator hidraulik tidak bisa digunakan untuk bekerja pertambangan dan sebagainya. Model eksavator hidraulik hanya mampu memeragakan gerakan dari eksavator hidraulik, agar mengetahui cara kerja dari eksavator hidraulik sungguhan.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitiaan yang telah dilakukan tentang pembuatan model eksavator hidraulik, maka dapat kesimpulan bahwa:

5.1.1 Model eksavator hidraulik merupakan alat peraga atau miniatur dari eksavator hidraulik yang dapat digunakan untuk pengaplikasian hukum Pascal dan penerapannya dalam fluida statis.

5.1.2 Sistem kerja model eksavator hidraulik menggunakan sistem hidraulik, yaitu suatu bentuk perubahan atau pemindahan daya dengan menggunakan media penghantar berupa fluida cair untuk memperoleh daya yang lebih besar dari daya awal yang dikeluarkan.

5.1.3 Model eksavator hidraulik mampu memeragakan gerakan dari eksavator hidraulik seperti mengangkat boom (batang eksavator) dan arm (lengan eksavator), tetapi tidak mampu berputar.

5.2 Saran

Dari percobaan dan laporan ilmiah ini, peneliti berharap:

5.2.1 Model eksavator hidraulik dapat digunakan dalam pembelajaran mengenai pengaplikasian hukum Pascal dan penerapannya dalam fluida statis.

5.2.2 Mahasiswa dapat mengembangkan teori-teori fisika dan mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.

5.2.3 Pemerintah mendukung mahasiswa dalam melakukan percobaan-percobaan, agar mahasiswa lebih berinovatif dan menemukan sesuatu yang dapat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari.

DAFTAR PUSTAKA

Azizah, Nurlela. 2012. Pengertian dan Definisi Fluida Statis. http://www.kamusq.com/2012/12/fluida-statis-adalah-pengertian-dan.html. Diakses pada tanggal 29-10-2013 pukul 09:17.

Iskandar, Dedek. 2013. Fluida Statis dan Dinamis. http://fisikadedek.blogspot.com/2013/05/fluida-statik-dan-dinamis.html. Diakses pada tanggal 22-10-2013 pukul 07:55.

Lohat, A. San. 2013. Hukum Pascal. http://gurumuda.net/hukum-pascal.htm. Diakses pada tanggal 12-11-2013 pukul 08:46.